KR102552618B1 - 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 고성능 터치 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절연층을 개재하여 형성된 제1 감지 전극부 및 제2 감지 전극부를 포함하고, 상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부는 각각 금속산화물 및 박막금속이 순차적으로 적층되도록 구성되어, 저 저항 특성 및 광학 특성이 우수한 고성능 터치 센서가 제공된다.

Description

고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법{HIGH-PERFORMANCE FILM TOUCH SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 저 저항 특성 및 광학 특성을 동시에 충족시키면서 고해상도 및 대면적을 구현할 수 있도록 하는 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 터치 센서는 사용자가 화면에 디스플레이 되는 영상을 손가락이나 터치 펜 등으로 접촉하는 경우 이 접촉에 반응하여 터치 지점을 파악하는 장치로서, 그 적용 기술에 따라 정전용량 방식, 저항막 방식, 적외선 또는 초음파 등을 이용한 표면파 방식 등 다양한 방식이 존재한다.

이러한 터치 센서는 일반적으로 액정 표시 패널(Liquid Crystal Display, LCD), 유기 EL(Organic light-Emitting Diode, OLED) 등과 같은 디스플레이 장치에 장착되는 구조로 제작되며, 최근에는 유리 기판을 대체하는 고분자 필름을 기재 필름으로 이용하여 보다 얇고 가벼우며 구부릴 수 있는 필름형 터치 센서에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.

최근, 모바일 기기에 여러 기능들이 통합화됨에 따라 고해상도 터치센서가 적용된 모바일 기기가 점차 확대되고 있으며, 특히 고해상도 터치센서를 통해 사용자의 지문을 인식하여 각종 보안 서명 등에 적용할 수 있는 어플리케이션(Application)이 개발되고 있다.

한편, 터치센서가 지문 인식 기능을 수행하기 위해서는, 터치센서를 구성하는 단위 감지 셀의 피치(pitch)가 미세한 간격을 갖는 사용자의 지문 융선(ridge)을 감지할 수 있을 정도의 수준이 되어야 하는데, 이와 같이 단위 감지 셀을 미세화하는 과정에서 제품 불량이 유발될 수 있으며, 터치센서의 해상도에 대응하여 셀의 피치가 협소해지고 채널의 수가 증가하기 때문에 저항 상승이 불가피해진다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1372525호(등록일자: 2014년 03월 04일, 명칭: 감광성 금속 나노와이어를 이용한 터치스크린 패널의 제조 방법)

본 발명은 저 저항 특성 및 광학 특성을 동시에 충족시키면서 고해상도 및 대면적을 구현할 수 있도록 하는 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

또한, 본 발명은 캐리어 기판에 터치센서의 구성요소들을 형성한 이후 이 구성요소들을 플렉서블한 특성을 갖는 기재필름에 전사함으로써, 고온 공정 진행이 용이해지고 기재를 다변화할 수 있도록 하는 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.

1. 액티브 영역 및 상기 액티브 영역의 가장자리에 인접하여 위치되는 배선 영역을 포함하는 기판; 상기 액티브 영역 상에 형성된 제1 감지 전극부;상기 제1 감지 전극부 상에 형성된 제2 감지 전극부;상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부 사이에 형성된 제1 절연층;상기 배선 영역 상에 형성된 배선부 및 패드 전극부; 및 상기 액티브 영역 및 상기 배선 영역의 경계부에 배치되며, 상기 제1 감지 전극부의 외곽부에 위치한 제1 정션부 및 상기 제2 감지 전극부의 외곽부에 위치한 제2 정션부를 포함하고, 상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부는 금속산화물 및 박막금속이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

2. 위1에 있어서, 상기 제1 절연층 상에 금속 정션부 및 상기 금속 정션부와 이격되어 위치되는 금속 패드 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

3. 위2에 있어서, 상기 제1 절연층은 제1 컨택홀을 포함하며, 상기 제1 컨택홀을 통하여 상기 제1 정션부 및 상기 금속 정션부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

4. 위2에 있어서, 상기 금속 정션부 및 상기 금속 패드 전극부의 적어도 일부를 덮는 제2 절연층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

5. 위4에 있어서, 상기 제2 절연층은 상기 금속 정션부 및 상기 금속 패드 전극부 상에만 형성된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

6. 위4에 있어서, 상기 제2 정션부 및 상기 패드 전극부는 상기 제2 절연층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

7. 위6에 있어서, 상기 제2 절연층은 제2 컨택홀을 포함하며, 상기 제2 컨택홀을 통하여 상기 금속 정션부 및 상기 제2 정션부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

8. 위6에 있어서, 상기 제2 절연층은 제3 컨택홀을 포함하며, 상기 제3 컨택홀을 통하여 상기 금속 패드 전극부 및 상기 패드 전극부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

9. 위1에 있어서, 상기 제1 정션부는 상기 제1 감지 전극부에서 연장된 부분으로 상기 제1 감지 전극부와 동일한 재료로 구성된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

10. 위1에 있어서, 상기 제2 정션부 및 상기 패드 전극부는 상기 제2 감지 전극부에서 연장된 부분으로 상기 제2 감지 전극부와 동일한 재료로 구성된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

11. 위1에 있어서, 상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부는 상기 박막금속의 상부에 금속산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

12. 위1에 있어서, 상기 액티브 영역 및 상기 배선 영역에 형성된 상기 제2 감지 전극부, 배선부 및 상기 패드 전극부를 덮는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

13. 위12에 있어서, 상기 보호층은 상기 패드 전극부 상에 제4 컨택홀을 더 포함하고, 상기 제4 컨택홀을 통하여 상기 패드 전극부와 연결되는 도전성의 캡핑 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

14. 상기 금속산화물은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 알루미늄아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO), 인듐주석아연산화물(ITZO), 아연주석산화물(ZTO), 인듐갈륨산화물(IGO), 산화주석(SnO2) 및 산화아연(ZnO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 고성능 터치 센서.

15. 위1에 있어서, 상기 박막금속은 은, 금, 구리, 알루미늄, 백금, 팔라듐, 크롬, 티타늄, 텅스텐, 니오븀, 탄탈륨, 바나듐, 칼슘, 철, 망간, 코발트, 니켈, 아연 및 이들 중 2종 이상의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.

16. 위 1 내지 15 중 어느 하나의 고성능 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.

본 발명에 따르면, 저 저항 특성 및 광학 특성을 동시에 충족시키면서 고해상도 및 대면적의 터치센서를 구현할 수 있도록 하는 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.

또한, 캐리어 기판에 터치센서의 구성요소들을 형성한 이후 이 구성요소들을 플렉서블한 특성을 갖는 기재필름에 전사함으로써, 고온 공정 진행이 용이해지고 기재를 다변화할 수 있도록 하는 고성능 필름형 터치센서 및 그 제조방법이 제공되는 효과가 있다.

도 1 및 도 2는 각각 본 발명의 일 실시 예에 따른 고성능 터치 센서를 나타내는 단면도 및 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 분리층을 포함하는 고성능 터치 센서를 나타내는 단면도이다.
도 4와 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고성능 터치 센서 제조방법의 공정 순서도이다.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고성능 터치 센서를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고성능 터치 센서는 기판(100), 제1 감지 전극부(1), 제1 정션부(2), 제1 절연층(10), 금속 정션부(6), 금속 패드 전극부(7), 제2 절연층(20), 도전성의 캡핑 패턴(8), 제2 감지 전극부(3), 제2 정션부(4), 패드 전극부(5), 보호층(30) 및 도전성의 캡핑 패턴(8)을 포함한다.

또한, 도2를 참조하면, 제1 감지 전극부(1)와 패드 전극부(5)를 연결하는 제1 배선부(9-1) 및 제2 감지 전극부(3)와 패드 전극부(5)를 연결하는 제2 배선부(9-2)를 포함한다. 도 1에는 도시되지 않았지만, 제1 배선부(9-1)는 제1 감지 전극부(1)와 동일층에 동일한 재료로 형성되고, 제2 배선부(9-2)는 제2 감지 전극부(3) 및 패드 전극부(5)와 동일층에 동일한 재료로 형성될 수 있다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따라 제조되는 고성능 터치 센서를 기능적으로 구획하는 영역들인 액티브 영역과 배선 영역을 정의한다.

액티브 영역은 고성능 터치 센서에 결합된 장치가 제공하는 화상이 표시되는 영역인 동시에 사용자로부터 입력되는 터치 신호를 감지하는 영역으로서, 이 액티브 영역에는 서로 교차하는 방향으로 형성된 다수의 감지 전극 패턴들이 구비되어 있다. 이후, 자세히 설명하겠지만, 예를 들어, 고성능 터치 센서를 구성하는 감지 전극 패턴들은 제1 절연층(10)에 의해 상호 절연된 상태로 서로 교차하도록 형성된 제1 감지 전극부(1)와 제2 감지 전극부(3)으로 이루어질 수 있다.

배선 영역은 액티브 영역에 구비된 감지 전극 패턴들에 의해 감지된 터치 신호를 전달하는 배선부 및 도시하지 않은 구동부로 전달하는 FPC(Flexible Printed Circuit)가 연결되는 패드 전극부가 형성되어 있다.

액티브 영역 및 배선 영역의 경계부에 배치되며, 제1 감지 전극부(1)에서 연장되며 외곽부에 위치한 제1 정션부(2) 및 제2 감지 전극부(3)에서 연장되며 외곽부에 위치한 제2 정션부(4)가 형성되어 있다. 제1 정션부(2)는 제1 컨택홀(11)을 통해서 금속 정션부(6)와 전기적으로 연결되고, 제2 정션부(4)는 제2 컨택홀(12)을 통해서 금속 정션부(6)와 전기적으로 연결된다.

제1 정션부(2)와 전기적으로 연결되는 금속 정션부(6)와 제2 정션부(4)와 전기적으로 연결되는 금속 정션부(6)는 서로 이격되어 형성된다.

도 1 상으로는 제1 감지 전극부(1) 및 제1 정션부(2)가 구성요소로 구분하기 위하여 분리되어 표현되었으나, 도 2 와 같이 제1 감지 전극부(1)와 제2 정션부(2)는 일체로 형성되어 있다.

도 1 상으로는 제2 감지 전극부(3) 및 제2 정션부(4)가 구성요소로 구분하기 위하여 분리되어 표현되었으나, 도 2 와 같이 제2 감지 전극부(3)와 제2 정션부(4)는 일체로 형성되어 있다.

제1 감지 전극부(1)는 기판(100)의 액티브 영역에 형성되어 있고, 제1 정션부(2)는 제1 감지 전극부(1) 최외곽에 형성되어 있고, 제1 절연층(10)은 제1 감지 전극부(1)와 제1 정션부(2)가 형성된 기판(100) 상에 제1 정션부(2)의 적어도 일부가 노출되도록 전면 적층되어 있다.

제1 감지 전극부(1) 및 제1 정션부(2) 형성 시 동일 물질 및 동일 공정으로 제1 배선부(9-1)가 형성되어 있다.

금속 정션부(6)는 제1 절연층(10)의 액티브 영역과 배선 영역의 경계에 형성되어 제1 정션부(2)와 연결되도록 형성되어 있다.

금속 패드 전극부(7)은 제1 절연층(10)의 배선 영역에 형성되며, 금속 정션부(6)와 동일 물질로 동일 공정으로 형성되어 있다.

제2 절연층(20)은 제1 절연층(10) 상에 금속 정션부(6)와 금속 패드 전극부(7)의 적어도 일부가 노출되도록 형성되어 있다.

제2 감지 전극부(3)는 제1 절연층(10)의 액티브 영역에 형성되어 있다.

제2 정션부(4)와 패드 전극부(5)는 제2 절연층(20) 상에 형성되며, 제2 정션부(4)는 액티브 영역과 배선 영역의 경계에 형성되고, 패드 전극부(5)는 배선 영역에 형성되어 있고 각각 금속 정션부(6)와 금속 패드 전극부(7)와 접속되어 있다.

또한, 제2 감지 전극부(3), 제2 정션부(4), 패드 전극부(5)는 동일 물질이고, 동일 공정을 통해 함께 형성될 수 있다.

금속 정션부(6)와 금속 패드 전극부(7)은 동일 물질이고, 동일 공정을 통해 형성될 수 있으며, 구체적인 예로, 금속 정션부(6)과 금속 패드 전극부(7)은 포토리쏘그래피 또는 인쇄 방식 등으로 함께 형성될 수 있다. 구체적인 예로, 금속 정션부(6), 금속 패드 전극부(7)은 금속과 금속산화물 이중막으로 구성될 수 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐이며, 금속 정션부(6) 및 금속 패드 전극부(7)의 구성이 이에 한정되지는 않는다.

보호층(30)은 액티브 영역 및 배선 영역을 전체적으로 덮으면서 패드 전극부(5)의 적어도 일부가 노출되도록 형성되어 있고, 보호층(30) 상에 형성되며 제4 컨택홀(14)을 통해 패드 전극부(5)과 전기적으로 연결되는 도전성의 캡핑 패턴(8)을 포함한다.

도전성의 캡핑 패턴(8)은 금속산화물일 수 있으며, 금속산화물은 투명 도전성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있다. 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO),인듐아연산화물(IZO),아연산화물(ZnO),인듐아연주석산화물(IZTO),카드뮴주석산화물(CTO),구리산화물(CO),PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))등을 들 수 있다.

기판(100)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 고성능 터치 센서의 구성요소들을 구조적으로 지지하는 기능을 수행한다.

예를 들어, 기판(100)은 유리, SUS 등과 같은 내열성, 내화학성 등이 우수한 경성 재질을 갖거나, 플렉서블한 특성이 우수한 연성 재질을 가질 수 있다.

부다 구체적인 예로, 기판(100)이 플렉서블 특성과 광 투과성이 우수한 임의의 물질로 구성된 기재 필름의 형태로 구현될 수 있다.

예를 들어, 기재 필름은 투명 광학 필름 또는 편광판 등일 수 있다.

예를 들어, 투명 광학 필름으로는 투명성, 기계적 강도, 열 안정성이 우수한 필름이 사용될 수 있으며, 구체적인 예로는, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌이소프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트 등의 폴리에스테르계 수지; 디아세틸셀룰로오스, 트리아세틸셀룰로오스 등의 셀룰로오스계 수지; 폴리카보네이트계 수지; 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸(메타)아크릴레이트 등의 아크릴계 수지; 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-스티렌 공중합체 등의 스티렌계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 시클로계 또는 노보넨 구조를 갖는 폴리올레핀, 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀계 수지; 염화비닐계 수지; 나일론, 방향족 폴리아미드 등의 아미드계 수지; 이미드계 수지; 폴리에테르술폰계 수지; 술폰계 수지; 폴리에테르에테르케톤계 수지; 황화 폴리페닐렌계 수지; 비닐알코올계 수지; 염화비닐리덴계 수지; 비닐부티랄계 수지; 알릴레이트계 수지; 폴리옥시메틸렌계 수지; 에폭시계 수지 등과 같은 열가소성 수지로 구성된 필름을 들 수 있으며, 상기 열가소성 수지의 블렌드물로 구성된 필름도 사용할 수 있다. 또한, (메타)아크릴계, 우레탄계, 아크릴우레탄계, 에폭시계, 실리콘계 등의 열경화성 수지 또는 자외선 경화형 수지로 된 필름을 이용할 수도 있다. 이와 같은 투명 광학 필름의 두께는 적절히 결정될 수 있지만, 일반적으로는 강도나 취급성 등의 작업성, 박층성 등을 고려하여, 1 ∼ 500㎛로 결정될 수 있다. 특히 1 ∼ 300㎛가 바람직하고, 5 ∼ 200㎛가 보다 바람직하다.

이러한 투명 광학 필름은 적절한 1종 이상의 첨가제가 함유된 것일 수도 있다. 첨가제로는, 예컨대 자외선흡수제, 산화방지제, 윤활제, 가소제, 이형제, 착색방지제, 난연제, 핵제, 대전방지제, 안료, 착색제 등을 들 수 있다. 투명 광학 필름은 필름의 일면 또는 양면에 하드코팅층, 반사방지층, 가스배리어층과 같은 다양한 기능성층을 포함하는 구조일 수 있으며, 기능성층은 전술한 것으로 한정되는 것은 아니며, 용도에 따라 다양한 기능성층을 포함할 수 있다.

또한, 필요에 따라 투명 광학 필름은 표면 처리된 것일 수 있다. 이러한 표면 처리로는 플라즈마(plasma) 처리, 코로나(corona) 처리, 프라이머(primer) 처리 등의 건식 처리, 검화 처리를 포함하는 알칼리 처리 등의 화학 처리 등을 들 수 있다.

또한, 투명 광학 필름은 등방성 필름, 위상차 필름 또는 보호필름(Protective Film)일 수 있다.

등방성 필름인 경우 면내 위상차(Ro, Ro=[(nx-ny)ⅹd], nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, d는 필름 두께이다.)가 40nm 이하이고, 15nm 이하가 바람직하며, 두께방향 위상차(Rth, Rth=[(nx+ny)/2-nz]ⅹd, nx, ny는 필름 평면 내의 주굴절률, nz는 필름 두께 방향의 굴절률, d는 필름 두께이다.)가 -90nm ∼ +75nm 이며, 바람직하게는 -80nm ∼ +60nm, 특히 -70nm ∼ +45nm 가 바람직하다.

위상차 필름은 고분자 필름의 일축 연신, 이축 연신, 고분자 코팅, 액정 코팅의 방법으로 제조된 필름이며, 일반적으로 디스플레이의 시야각 보상, 색감 개선, 빛샘 개선, 색미 조절 등의 광학 특성 향상 및 조절을 위하여 사용된다. 위상차 필름의 종류에는 1/2 이나 1/4 등의 파장판, 양의 C플레이트, 음의 C플레이트, 양의 A플레이트, 음의 A플레이트, 이축성 파장판을 포함한다.

보호필름은 고분자 수지로 이루어진 필름의 적어도 일면에 점착층을 포함하는 필름이거나 폴리프로필렌 등의 자가 점착성을 가진 필름일 수 있으며, 터치 센서 표면의 보호, 공정성 개선을 위하여 사용될 수 있다.

편광판은 표시 패널에 사용되는 공지의 것이 사용될 수 있다. 구체적으로는, 폴리비닐알코올 필름을 연신하여 요오드나 이색성 색소를 염색한 편광자의 적어도 일면에 보호층을 설치하여 이루어진 것, 액정을 배향하여 편광자의 성능을 갖도록 하여 만든 것, 투명필름에 폴리비닐알코올 등의 배향성 수지를 코팅하고 이것을 연신 및 염색하여 만든 것을 들 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.

예를 들어, 액티브 영역에 위치하는 제1 감지 전극부(1)과 접속 영역에 위치하는 제1 정션부(2)은 동일 물질이고, 동일 공정으로 형성될 수 있다.

제1 감지 전극부(1)과 후술하는 제2 감지 전극부(3)는 사용자가 입력하는 터치 신호를 감지하기 위한 구성요소이다.

예를 들어, 제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)는 순차적으로 적층된 금속산화물 및 박막금속을 포함할 수 있다. 구체적인 예로, 제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)는 금속산화물/박막금속으로 이루어진 이중막 구조 또는 금속산화물/박막금속/금속산화물로 이루어진 삼중막 구조일 수 있으나 이는 하나의 예시일 뿐이며, 제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)의 구성이 이에 한정되지는 않으며, 금속산화물, 박막금속을 포함하는 다중막 구조를 갖도록 구성될 수 있다.

고성능 터치 센서의 구조 및 기능의 이해를 돕기 위해 제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)에 대하여 설명하면 다음과 같다.

제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)을 구성하는 감지 패턴들은 적용되는 전자 기기의 요구에 따라 적절한 모양으로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 터치 스크린 패널에 적용되는 경우, x 좌표를 감지하는 패턴과 y 좌표를 감지하는 패턴의 2종류 패턴들로 형성될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다

또한, 제1 감지 전극부(1)는 서로 전기적으로 연결된 상태로 제1 방향을 따라 형성될 수 있고, 제1 감지 전극부(1) 상에 제1 절연층(10)이 형성되고, 제1 절연층(10) 상에 제2 감지 전극부(3)는 서로 전기적으로 연결된 상태로 제2 방향을 따라 형성될 수 있다. 제2 방향은 제1 방향과 교차하는 방향일 수 있다. 예를 들어, 제1 방향이 X 방향인 경우, 제2 방향은 Y 방향일 수 있다. 제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)는 상기 제1 절연층(10)에 의해 전기적으로 절연된다.

제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)에 사용되는 금속산화물은 투명 도전성 물질이라면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 예를 들어, 인듐주석산화물(ITO),인듐아연산화물(IZO),아연산화물(ZnO),인듐아연주석산화물(IZTO),카드뮴주석산화물(CTO),구리산화물(CO),PEDOT(poly(3,4-ethylenedioxythiophene))등을 들 수 있다.

제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)에 사용되는 박막금속은 금(Au), 은(Ag), 구리(Cu), 알루미늄(Al), 백금(Pt), 팔라듐(Pd), 크롬(Cr), 텅스텐(W), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 니켈(Ni), 아연(Zn), 텔레늄(Te), 바나듐(V), 니오븀(Nb), 주석(Sn), 몰리브덴(Mo)과 같은 금속, 이들 금속의 합금(예를 들면, 은-팔라듐-구리(APC))을 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 금속층은 저저항 및 고감도 구현을 위해 APC를 포함하도록 형성될 수 있다.

또한 제1 감지 전극부(1)과 제2 감지 전극부(3)는 서로 독립적으로 3각형, 4각형, 5각형, 6각형 또는 7각형 이상의 다각형 패턴이거나 스트라이프(stripe) 형태로 구성될 수도 있다.

제1 절연층(10)과 제2 절연층(20)의 소재로는 유기물과 무기물을 포함하여 당 기술분야에 알려진 절연 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물이 사용될 수 있다. 또는 실리콘산화물(SiOx)등의 무기물을 사용하여 형성될 수 있으며, 이 경우 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있다.

보호층(30)은 절연성 소재로 형성될 수 있으며, 액티브 영역 및 배선 영역을 전체적으로 덮으면서 내부의 구성요소들을 외부와 절연시키고 보호한다.

보호층(30)의 소재로는 당 기술분야에 알려진 절연 소재가 제한 없이 사용될 수 있으며, 예를 들면 실리콘 산화물과 같은 금속산화물이나 아크릴계 수지를 포함하는 감광성 수지 조성물 혹은 열경화성 수지 조성물이 사용될 수 있다. 또는 보호층은 실리콘산화물(SiOx)등의 무기물을 사용하여 형성될 수 있으며, 이 경우 증착, 스퍼터링 등의 방법으로 형성될 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 추가로 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 고성능 터치 센서를 제조하는 방법을 예시적으로 설명한다.

이하의 설명에 있어서, 분리층을 형성하는 단계 S10, 제1 보호층을 형성하는 단계 S20, 보호필름을 형성하는 단계 S100, 캐리어기판을 분리하는 단계 S110, 기재필름을 접합하는 단계 S120 및 터치센서를 경화하는 단계 S130는 생략될 수 있는 선택적인 단계들임을 밝혀둔다. 즉, 기판이 경성 재질을 갖는 경우에는, 이 단계들은 생략될 수 있다.

이하에서는, 제조방법의 결과물인 고성능 터치 센서를 구성하는 기판이 플렉서블한 재질의 기재필름인 경우를 기준으로, 제조방법을 설명하지만, 이는 하나의 예시일 뿐이라는 것을 밝혀둔다.

단계 S10에서는, 캐리어 기판 상에 분리층(40)을 형성하는 과정이 수행된다.

캐리어 기판은 터치센서의 구성요소들이 형성되는 베이스를 제공한 이후, 분리되어 제거되는 구성요소이다. 예를 들어, 캐리어 기판으로는 터치센서를 제조하기 위한 공정 중에 쉽게 휘거나 뒤틀리지 않고 고정될 수 있도록 적정 강도를 제공하며 열이나 화학 처리에 거의 영향을 받지 않는 재료라면 특별한 제한이 없이 사용될 수 있다. 예를 들면 유리, 석영, 실리콘 웨이퍼, 서스(SUS) 등이 캐리어 기판으로 사용될 수 있다.

분리층(40)은 본 발명의 일 실시 예에 따른 터치센서의 제조방법의 중간 과정에서, 캐리어 기판을 터치센서를 구성하는 구조물로부터 박리하기 위해 형성되는 층이다.

일정 수준의 박리력과 투명성을 제공하는 조건을 충족시키면 분리층(40)의 소재는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 분리층(40)은 폴리이미드(polyimide)계 고분자, 폴리비닐알코올(poly vinyl alcohol)계 고분자, 폴리아믹산(polyamic acid)계 고분자, 폴리아미드(polyamide)계 고분자, 폴리에틸렌(polyethylene)계 고분자, 폴리스타일렌(polystylene)계 고분자, 폴리노보넨(polynorbornene)계 고분자, 페닐말레이미드 공중합체(phenylmaleimide copolymer)계 고분자, 폴리아조벤젠(polyazobenzene)계 고분자, 폴리페닐렌프탈아미드(polyphenylenephthalamide)계 고분자, 폴리에스테르(polyester)계 고분자, 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)계 고분자, 폴리아릴레이트(polyarylate)계 고분자, 신나메이트(cinnamate)계 고분자, 쿠마린(coumarin)계 고분자, 프탈리미딘(phthalimidine)계 고분자, 칼콘(chalcone)계 고분자, 방향족 아세틸렌계(aromatic acetylene) 고분자 등의 고분자로 제조된 것일 수 있으며, 이들은 단독 또는 2종 이상 혼합되어 사용될 수 있다.

분리층(40)의 박리력은 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 0.01N/25mm 이상 1N/25mm 이하일 수 있으며, 바람직하게는 0.01N/25mm 이상 0.1N/25mm 이하일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 터치센서의 제조공정에서, 캐리어 기판으로부터 잔여물 없이 용이하게 박리될 수 있으며, 박리시 발생하는 장력에 의한 컬(curl) 및 크랙을 저감할 수 있다.

분리층(40)의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 예를 들어, 10 내지 1,000nm일 수 있으며, 바람직하게는 50 내지 500nm일 수 있다. 상기 범위를 만족하는 경우, 박리력이 안정하고, 균일한 패턴을 형성할 수 있다.

단계 S20에서는, 분리층(40) 상에 분리층(40)을 보호하기 위한 제1 보호층을 형성하는 과정이 수행된다.

예를 들어, 제1 보호층은 분리층(40)의 측벽의 적어도 일부 영역을 덮도록 형성될 수 있다. 분리층(40)의 측벽은 분리층(40)의 가장자리 영역으로서, 이와 같이 구성하면, 금속성의 구성요소들에 대한 패터닝 등의 공정 중에 분리층(40)의 측벽이 에천트 등에 노출되는 것을 최소화할 수 있다. 분리층(40)의 측벽 노출을 완전히 차단한다는 측면에서, 제1 보호층이 분리층(40)의 측벽 전부를 덮도록 구성하는 것이 바람직하다.

단계 S30에서는, 액티브 영역에 제1 감지 전극부(1) 및 액티브 영역과 배선 영역의 경계에 위치하며 제1 감지 전극부(1)의 외곽부에 제1 정션부(2)를 형성하는 과정이 수행된다.

단계 S40에서는, 제1 감지 전극부(1) 및 제1 정션부(2)를 덮는 제1 절연층(10)을 형성하고, 제1 정션부(2)가 노출되도록 제1 컨택홀(11)을 형성하는 과정이 수행된다.

단계 S50에서는, 금속 정션부(6) 및 금속 패드 전극부(7)를 동일 공정으로 형성하고, 제1 컨택홀(11)을 통해 제1 정션부(2)와 금속 정션부(6)를 접속하는 과정이 수행된다.

단계 S60에서는, 금속 정션부(6) 및 금속 패드 전극부(7)를 덮는 제2 절연층(20)을 형성하고, 금속 정션부(6) 중 일부 영역 및 금속 패드 전극부(7)가 노출되도록 제2 컨택홀(12) 및 제3 컨택홀(13)을 형성하는 과정이 수행된다.

단계 S70에서는, 액티브 영역에 제2 감지 전극부(3) 및 액티브 영역과 배선 영역의 경계에 위치하며 제2 감지 전극부(3)의 외곽부에 제2 정션부94) 및 패드 전극부(5)를 동일 공정으로 형성하고, 제2 컨택홀(12)을 통해 금속 정션부(6)와 제2 배선 전극을 접속하고, 제3 컨택홀(13)을 통해 금속 패드 전극부(7)와 패드 전극부(5)를 접속하는 과정이 수행된다.

단계 S80에서는, 액티브 영역 및 배선 영역을 전체적으로 덮도록 보호층(30)을 형성하고, 패드 전극부(5)가 노출되도록 제4 컨택홀(14)을 형성하는 과정이 수행된다.

단계 S90에서는, 패드 전극부(5) 상부에 도전성의 캡핑 패턴(8)을 형성하고, 제4 컨택홀(14)을 통해 패드 전극부(5)와 도전성의 캡핑 패턴(8)을 접속하는 과정이 수행된다.

단계 S100에서는, 보호층(30) 상에 보호 필름을 라미네이션(lamination) 등의 방식으로 형성하는 과정이 수행된다. 후술하겠지만, 보호 필름은 캐리어 기판을 디라미네이션 방식으로 분리하기 위한 수단이다. 예를 들어, 라미네이션 및 후술하는 디라미네이션 과정에서는 롤투롤(roll to roll) 방식이 사용될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

단계 S110에서는, 캐리어 기판을 분리하여 분리층(40)을 노출시키는 과정이 수행된다. 예를 들어, 단계 S110에서는, 캐리어 기판과 분리층(40) 간의 박리력과 보호 필름과 보호층(30) 간의 박리력의 차이를 이용한 디라미네이션(delamination) 방식으로 캐리어 기판을 분리할 수 있다. 구체적인 예로, 디라미네이션을 위한 기구물 등이 보호 필름을 그립(grip)한 상태에서 물리력을 통해 캐리어 기판을 분리층(40)으로부터 분리할 수 있다.

단계 S120에서는, 분리층(40)의 노출면에 기재 필름을 접합하는 과정이 수행된다. 예를 들어, 단계 S120에서는, 기재 필름의 일면에 형성된 접착제층과 분리층(40)의 노출면을 라미네이션 방식으로 접합할 수 있으며, 기재 필름은 플렉서블 특성과 광 투과성이 우수한 임의의 물질로 구성될 수 있다.

단계 S130에서는, 기재 필름이 접합되어 있는 터치센서를 광 경화 또는 열 경화 방식으로 경화시키는 과정이 수행된다.

이상의 제조 과정이 완료되면 본 발명의 일 실시 예의 결과물인 터치센서가 획득된다.

물론, 필요에 따라 터치센서에 편광필름을 부착하거나 터치센서를 당위 제품 사이즈에 맞게 셀 커팅(cell cutting)을 수행한 이후, 본딩 패드부에 FPCB를 부착하는 과정이 추가로 수행될 수도 있다.

1: 제1 감지 전극부
2: 제1 정션부
3: 제2 감지 전극부
4: 제2 정션부
5: 패드 전극부
6: 금속 정션부
7: 금속 패드 전극부
8: 도전성의 캡핑 패턴
9: 배선부
9-1: 제1 배선
9-2: 제2 배선
11: 제1 컨택홀
12: 제2 컨택홀
13: 제3 컨택홀
14: 제4 컨택홀
10: 제1 절연층
20: 제2 절연층
30: 보호층
40: 분리층
100: 기판

Claims (16)

1. 액티브 영역 및 상기 액티브 영역의 가장자리에 인접하여 위치되는 배선 영역을 포함하는 기판;
   상기 액티브 영역 상에 형성된 제1 감지 전극부;
   상기 제1 감지 전극부 상에 형성된 제2 감지 전극부;
   상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부 사이에 형성된 제1 절연층;
   상기 배선 영역 상에 형성된 배선부 및 패드 전극부;
   상기 액티브 영역 및 상기 배선 영역의 경계부에 배치되며, 상기 제1 감지 전극부와 연결되며 상기 제1 감지 전극부와 함께 상기 기판의 상면 상에 배치된 제1 정션부;
   상기 배선 영역 상에 형성되고 상기 제2 감지 전극과 연결된 제2 정션부;
   상기 제2 감지 전극부와 함께 상기 제1 절연층의 상면 상에 배치되고 상기 제1 정션부 및 상기 제2 정션부와 각각 독립적으로 연결된 금속 정션부; 및
   상기 제1 절연층 상에 형성되어 상기 금속 정션부를 덮는 제2 절연층을 포함하고,
   상기 제2 정션부는 상기 제2 절연층의 상면 상에 배치되어 상기 제2 절연층을 통해 상기 금속 정션부와 연결되고,
   상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부는 금속산화물 및 박막금속이 순차적으로 적층된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 절연층 상에 상기 금속 정션부와 이격되어 위치되는 금속 패드 전극부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 절연층은 제1 컨택홀을 포함하며, 상기 제1 컨택홀을 통하여 상기 제1 정션부 및 상기 금속 정션부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
4. 제2항에 있어서,
   상기 제2 절연층은 상기 금속 정션부 및 상기 금속 패드 전극부를 함께 덮는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 절연층은 상기 금속 정션부 및 상기 금속 패드 전극부 상에만 형성된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
6. 제4항에 있어서,
   상기 패드 전극부는 상기 제2 절연층 상에 형성되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2 절연층은 제2 컨택홀을 포함하며, 상기 제2 컨택홀을 통하여 상기 금속 정션부 및 상기 제2 정션부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
8. 제6항에 있어서,
   상기 제2 절연층은 제3 컨택홀을 포함하며, 상기 제3 컨택홀을 통하여 상기 금속 패드 전극부 및 상기 패드 전극부가 연결되는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 정션부는 상기 제1 감지 전극부에서 연장된 부분으로 상기 제1 감지 전극부와 동일한 재료로 구성된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 정션부 및 상기 패드 전극부는 상기 제2 감지 전극부에서 연장된 부분으로 상기 제2 감지 전극부와 동일한 재료로 구성된 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 감지 전극부 및 상기 제2 감지 전극부는 상기 박막금속의 상부에 금속산화물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
12. 제1항에 있어서,
    상기 액티브 영역 및 상기 배선 영역에 형성된 상기 제2 감지 전극부, 배선부 및 상기 패드 전극부를 덮는 보호층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
13. 제12항에 있어서,
    상기 보호층은 상기 패드 전극부 상에 제4 컨택홀을 더 포함하고, 상기 제4 컨택홀을 통하여 상기 패드 전극부와 연결되는 도전성의 캡핑 패턴을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
14. 제1항에 있어서,
    상기 금속산화물은 인듐주석산화물(ITO), 인듐아연산화물(IZO), 알루미늄아연산화물(AZO), 갈륨아연산화물(GZO), 인듐주석아연산화물(ITZO), 아연주석산화물(ZTO), 인듐갈륨산화물(IGO), 산화주석(SnO2) 및 산화아연(ZnO)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는, 고성능 터치 센서.
15. 제1항에 있어서,
    상기 박막금속은 은, 금, 구리, 알루미늄, 백금, 팔라듐, 크롬, 티타늄, 텅스텐, 니오븀, 탄탈륨, 바나듐, 칼슘, 철, 망간, 코발트, 니켈, 아연 및 이들 중 2종 이상의 합금으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고성능 터치 센서.
16. 제1항의 고성능 터치 센서를 포함하는, 화상 표시 장치.
    

Images